SE528884C2 - Avsvavling av rökgaser med en avsvavlingssubstans baserad på grönlutbottensats - Google Patents

Description

25 30 2 Ett annat syfte med uppfinningen är att reducera mängden fast avfall resulterande från sulfatrnassakokningsprocessen.

Ett ytterligare syfte med uppfinningen är att förbättra avsvavlingen av rökgaser härrörande från förbränning av svavelinnehällande material.

Ett syfte med uppfinningen är också att uppvisa en alternativ avsvavlingssubstans till konventionella kalkstens- eller dolomitbaserade produkter.

Sammandrag av uppfinningen Det har nu påfunnits att grönlutbottensats kan ställas i värdefull användning i förbränningsteknologin, såsom i produktion av energi eller förbränning av avfall. Enligt uppfinningen används grönlutbottensats för avsvavling av rökgaser härrörande från förbränning av svavelinnehâllande bränslen.

Uppfinningen använder en rökgasavsvavlingssubstans, som innefattar grönlutbottensats från en sulfatmassakokningsprocess. Grönlutbottensatsen kan användas ensam eller i blandning med kalkslam. Företrädesvis används renad grönlutbottensats med reducerad alkalihalt.

Föreliggande nppfinning avser en process för avsvavling av rökgaser här-rörande från förbränning av Processen innefattar svavelinnehållande bränslen i en ugn. iordningställande av en avsvavlingssubstans baserad på grönlutbottensats och matning av nämnda avsvavlingssubstans i kontakt med svavelinnehållande förbränningsprodukter resulterande från förbränningen av nämnda bränsle, därmed reducerande svavelinnehållet i rökgaserna resulterande från nämnda förbränning.

Uppfinningen avser också den nya användningen av grönlutbottensats vid avsvavlingen av rökgaser. 10 l5 20 25 30 528 salt 3 Detaljerad beskrivning av uppfinningen Man har överraskande funnit att grönlutbottensats är mycket effektiv i att avlägsna svavelföreningar från rökgaser och att grönlutbottensats i själva verket kan vara t.o.m. effektivare i avsvavling än traditionella kalkstensbaserade avsvavlingssubstanser.

Det är synnerligen överraskande att grönlutbottensatsen kan användas för detta ändamål.

Grönlutbottensats är känd för att ha ett högt alkaliinnehåll, mest till följd av natrium- föreningar som inte har upplösts vid produktionen av grönlut. Sådan alkali kunde ha förväntats göra bottensatsen olämplig för införsel i en ugn och inom en kort tidsrymd nedsmutsa ugnen. Uppfinnarna har funnit att grönlutbottensatsen tvärtemot förväntning tryggt kan införas i en ugn och att grönlutbottensats på många sätt kan användas för att ersätta traditionella kalkstens- eller dolomitbaserade avsvavlingsmedel. Det är över- raskande att grönlutbottensatsen är t.o.m. effektivare i att avlägsna svavel än den kända teknikens kalkstensbaserade substanser.

Grönlutbottensats bildas i den kemiska återvinningsprocessen vid sulfatmassakokning. I processen bränns svartlut, som har producerats vid kokning av trä, i en återvinningspanna.

En smälta innehållande natriumkemikalier bildas på bottnen av ugnen och denna smälta upplöses i svag vitlut för att producera grönlut. Grönluten sätts sedan i kontakt med kalkmjölk för att producera vitlut och kalkslam. Den sålunda erhållna vitluten används for kokning av mera trä.

Smältan som har bildats på bottnen av återvinningsparman innefattar företrädesvis natriumbaserade föreningar som är lösliga i vätskan. Smältan innehåller emellertid också olösliga föroreningar som kallas grönlutbottensats, som måste avlägsnas från grönluten före dess användning i processen för återvinning. Grönlutbottensatsen består utöver obränt kol huvudsakligen av oorganiska kemikalier såsom oxider av kalcium, natrium, magnesium, aluminium, kisel och svavel.

En vanlig metod för separering av den fasta bottensatsen från vätskan innefattar användningen av klarning genom sedimentering. Den fasta bottensatsen får sätta sig på bottnen av en tank och vätskan överst dekanteras bort. Grönlutbottensatsen innefattar ett fluffigt lätt material som inte sätter sig kvickt och kalkslam kan användas för att förbättra 10 15 20 25 30 5128 8 tå " 4 separationen av bottensatsen från grönluten. En effektivare metod för separering av bottensatsen från vätskan är att använda ett filter med tryckskillnad genom ett filterinaterial. Kalkslam eller bottensats kan användas som ett underlagsskikt på filtret för att förbättra separationen.

Den separerade grönlutbottensatsen renas företrädesvis före den används som avsvavlingssubstansen enligt uppfinningen. Huvudsyftet med reningen är att minska alkalimängden i bottensatsen. Reningen kan utföras på något konventionellt sätt såsom spolning på ett trumfilter eller användning av en filterkammare såsom de som används i gruvindustrin. Det har påfunnits att vara särskilt effektivt att rena bottensatsen på en truinma där spolningseffektiviteten har förbättrats med att använda kalkslam som ett underlagsskikt på filtret. Kalkslammet verkar som ett extra filter och bottensatsen samlas ovanpå slammet och skrapas av slamskiktet. Kalkslammet på filtret kan skrapas av kontinuerligt eller tidvis. Då grönlutbottensats samlas i kalkslammet, måste kakan emellanåt bytas till en färsk kalkslamskaka.

Avsvavlingssubstansen som används enligt uppfinningen innehåller företrädesvis grönlutbottensatsen i blandning med det avskrapade kalkslammet, fastän bottensatsen också kan användas ensam som sådan eller blandas med kalkslam från en annan del av fabriken.

Kalkslam består huvudsakligen av kalciumkarbonat, kalciuinhydroxid och kalciumfosfat.

När det cirkulerar i den kemiska återvinningsprocessen ackumuleras vissa föroreningar såsom fosfor-, magnesium-, aluminium- och kiselbaserade och andra oönskade föreningar i materialet och därför måste en viss mängd av slammet förkastas och tidvis ersättas med färskt kalciumkarbonat. Det förkastade kalkslammet är förträffligt lämpligt för användning i blandning med grönlutslammet i enlighet med föreliggande uppfinning.

I ett föredraget utförande av uppfinningen innehåller avsvavlingssubstansen från 80 till 20 % grönlutbottensats och från 20 till 80 % kalkslam. l ett mer föredraget utförande är mängden grönlutbottensats från 55 till 45 % och mängden kalkslam från 45 till 55 % enligt substansens torra vikt. En sådan kombination kan kallas 50/50 -blandning eftersom de exakta proportionerna av bottensats och slam inte är viktig, inte heller är det lätt att mäta de exakta proportionerna av dessa två. I det följande skall en referens till 10 l5 20 25 30 01 t Q.

G3 FWN vu 5 avsvavlingssubstansen tas som hänvisning till grönlutbottensatsen som ensam eller i kombination med kalkslam, såvida inte annat anges.

Spolningen av bottensatsen minskar mängden natriurnfóreningar som kan störa förbränningen. I ett föredraget utförande av uppfinningen spolas bottensatsen för att åstadkomma ett alkaliinnehåll i avsvavlingssubstansen som är under 12 % enligt vikten beräknad som NagO av en aska bränd i 550 °C. I ett mer föredraget utförande innehåller avsvavlingssubstansen mindre än 6 % alkali och mest föredraget 3 % eller mindre alkali enligt vikten beräknat som NaZO.

Föreliggande uppfmnings avsvavlingssubstans kan användas i torr form, i halvtorr form eller i form av ett slam. Det är brukligt att avvattna bottensatsen till ett fuktinnehåll på 50 % eller mindre. Kalkslam avvattnas generellt till ett fuktinnehåll på 30 % eller mindre.

Ett lämpligt fiiktinnehâll för en halvtorr avsvavlingssubstans enbart baserad på grön- lutbottensats eller i blandning med kalkslam är 50 till 20 % enligt vikten, dvs. en halt av torrsubstans på 50 till 80 %. Substansen är i vissa fall lättare att hantera om dess fuktinnehåll sänks under 50 % och en halt av torrsubstans på 60 till 70 % enligt vikten föredras ofta. Den halvtorra avsvavlingssubstansen kan lätt blandas med fast bränsle som inkommer i ugnen på ex. en skruvtransportör eller motsvarande. Detta är särskilt lämpligt i fall bränslet innefattar torv eller organiska avfallsmaterial.

Avsvavlingssubstansen kan också torkas till ett torrt pulver med ett fuktinnehåll på under 20 %, t.ex. 10 % eller mindre. Denna form av avsvavlingssubstansen är särskilt väl lämplig för att blandas med pulvriserade eller krossade bränslen såsom kol. Torr- substansen kan också skilt från det fasta bränslet införas som ett torrt flöde eller sprayas direkt in i ugnen.

Slutligen kan uppfinningens avsvavlingssubstans användas i form av ett slam i en vätska.

Vätskan kan vara vatten eller annan vätska som tex. avloppsvatten som inte stör förbränningen och avsvavlingens kemi. Slammet har fördelen av att vara lätt att injicera i en ugn i direkt kontakt med de heta förbränningsgaserna. Ett slam kan också sprayas över ett torrt eller halvtorrt bränsle t.ex. på en transportör. Det kan också blandas med ett 10 15 20 25 30 528 6 flytande bränsle. Man bör dock beakta att slammet innehåller en vätskekomponent, vars avdunstning har en kylande effekt i ugnen.

Bottensatsen i föreliggande uppfinnings avsvavlingssubstans har vanligen mycket liten partikelstorlek, dvs. mellan l och 120 um. Produktionsmetoderna varierar dock mycket vid olika fabriker och således är också variationen i partikelstorlekar stor. Det kan således finnas partiklar som är mycket större än 120 pm i grönlutbottensatsen. På grund av sättet, på vilket bottensatsen bildas, är partiklarnas ytinnehåll exceptionellt stort och, utan att önska vara bunden av några som helst teorier, anses att detta är ett skäl till varför grönlutbottensatsen fungerar så överraskande effektivt i att avlägsna svaveloxider från rökgaser.

Då de enskilda partiklarna i bottensatsen är mycket små, tillhandahålls halvtorra och torra produkter vanligen i klump- eller agglomererad forrn för lättare hantering.

I avsvavlingsprocessen enligt föreliggande uppfinning bränns ett bränsle innehållande svavel i en ugn och uppfrnningens avsvavlingssubstans bringas i kontakt med de resulterande svavelinnehållande förbränningsprodukterna. Avsvavlingssubstansen reagerar med svavelföreningarna och som ett resultat därav minskar svavelutsläppet från för- bränningen.

Avsvavlingssubstansen bör företrädesvis inmatas i ugnen i kombination med inmatningen av bränslet och mest föredraget i blandning med bränslet. Bränslet kan vara vad slags svavelinnehållande brännbart material som helst, men de största fördelarna uppnås med fasta fossila bränslen såsom torv och kol eller organiskt avfall. Torv och kol har ofta en stor mängd svavel och kräver användning av avsvavlingssubstanser för att minska utsläppen från deras förbränning. Det är också möjligt att avsvavla oljor och särskilt spilloljor med föreliggande uppfinnings avsvavlingssubstans.

Föreliggande uppfinning är särskilt användbar i törbrärmingen av torv eftersom den halvtorra avsvavlingssubstansen baserad på grönlutbottensats och eventuellt kalkslam är lämplig för inmatning i en ugn tillsammans med torven. Torven och/eller avsvavlings- substansen kan också torkas till agglomerat eller granulat eller pressas till briketter för att underlätta imnatandet och/eller blanclandet. 10 15 20 25 30 För fasta bränslen, såsom torv eller kol, åstadkoms den bästa typen av förbränning i en ugn med virvelförbränningsbädd. En förbränningsbädd av sand bidrar till att hålla hettan på en jämn nivå och stöder avdunstningen av eventuell fukt som bränslet och/eller avsvavlingssubstansen innehåller. I fall man använder förbränningsbädd av sand, bör man se till att hålla alkaliinnehållet i avsvavlingssubstansen på en låg nivå, dvs. under 12 %, företrädesvis under 6 % och mest föredraget under 3 %, beräknat som NazO. Den låga nivån av alkalier iordningställs för att undvika att sandens silikater förorsakas sintring med kemikalierna i grönlutbottensatsen.

Mängden avsvavlingssubstans, som skall inmatas i ugnen med bränslet, beror på halten av svavel (S) i bränslet och halten av kalcium (Ca) i avsvavlingssubstansen. Vid tillämpning av föreliggande uppfinning inmatas torven och avsvavlingssubstansen i ugnen under ett molförhâllande mellan kalcium i nämnda substans och svavel i nämnda bränsle (Ca/S) som är mellan 0,1 och 6, företrädesvis mellan 1 och 5 och mest föredraget mellan 2 och 3.

I ett föredraget utförande av föreliggande uppfinning bränns svavelinnehållande torv i en ugn som har iordningställts med en virvelbädd av sand. Den föredragna avsvavlingssubstansen är väsentligen en halvtorr 50/50 -blandning av grönlutbottensats och kalkslam med ett alkaliinnehåll på cirka 3 %. Avsvavlingssubstansen och torven inmatas företrädesvis tillsammans i ugnen under ett molförhållande Ca/S på 2 till 3.

For kolbaserat bränsle används företrädesvis en torkad avsvavlingssubstans med fuktinnehållet under l0 %, företrädesvis under 6 %. Antingen blandas torrsubstansen med det torra kolet innan inmatningen i ugnen eller inmatas skilt i ugnen. Ett slam av avsvavlingssubstansen kan också inmatas skilt i ugnen och till kontakt med de heta förbränningsgaserna.

För att erhålla lämplig förbränning och avsvavling bör förbränningen i ugnen ske vid en temperatur på 550 °C eller mera, företrädesvis 800 - 900 °C.

Praktiskt utförda tester har visat att föreliggande uppfinnings avsvavlingssubstans avlägsnar svavel från rökgaser mycket effektivt och i vissa fall betydligt bättre än det konventionella kalciumkarbonat som iordningställs genom kalksten under ett motsvarande 10 l5 20 25 30 528 ääë 8 molförhållande mellan kalcium i nämnda substans och svavel i nämnda bränsle (Ca/S).

Föreliggande uppfinning utgör således en värdefull förbättring i avsvavling jämfört den konventionella kalkstensbaserade avsvavlingen.

Grönlutbottensatsen, som hittills har innefattat avfall utan användning och med miljökomplikationer, kan nu i enlighet med föreliggande uppfinning användas för reducering av mängden SOX i rökgaserna från förbränning av svavelinnehållande bränsle.

Fördelarna är särskilt stora om förbränningen sker på en plats nära massafabriken så att transporten av bottensatsen och/eller blandning av slam och bottensats inte uppvisar ett logistiskt problem och föranleder extra kostnader.

Föreliggande uppfinnings avsvavlingssubstans är lämplig för användning i produktionen av energi för massafabriken eller för andra ändamål. Den är också användbar i förbrän- ningen av avfall från fabriken eller från kommuner, osv.

Uppfinningen åskådliggörs av följande exempel.

Exempel Ett torvbrärisle med rikt svavelinnehåll brändes i en pilotanläggningsugn med virvel- förbränningsbädd. Bädden bestod av sand av en medelpartikelstorlek på 200 um.

Temperaturen i ugnen hölls vid 870°C :b 10°C och syrehalten i rökgasen var 4 % i 0,5 % av volymen (beräknad på den torra gasen). Luftdistributionen baserades på 50 % primär- luft och resten sekundärluft från tre platser. Bränslet inmatades i ugnen med en skruv- transportör. Avsvavlingssubstansen blandades i bränslet i ändan av transportören.

Torvbränslet hade ett initialfuktinnehåll på 27,8 % och ett svavelinnehåll på 0,42 % beräknad enligt vikten på torrsubstansen. För pilotförsöket torkades och krossades torven och blandades sedan med avsvavlingssubstansen för att bilda en homogen blandning. När den brändes utan en avsvavlingssubstans producerade torven SO; i en mängd av 300 mg/MJ. Målet var att sänka S02 -nivân till 140 mg/MJ eller mindre.

Det användes tre olika avsvavlingssubstanser i testet. Den första (CaCOg) var vanlig krossad kalksten, som användes för jämförelse. Den andra (GLD l) var väsentligen en 10 15 20 G1 r Ga C11 %F\ \-ß\t /nä e- 4:. 9 50/50-blandning av grönlutbottensats och kalkslam med ett alkaliinnehåll på 11,6 %, och den tredje (GLD 2) väsentligen en 50/50-blandning av spolad grönlutbottensats och kalkslam med ett alkaliinnehåll på 2,3 % beräknat som NazO av aska bränd i 550 °C.

Förhållandet mellan kalcium i avsvavlingssubstansen och svavel i bränslet (Ca/S) användes som mått på avsvavlingens effektivitet. Rökgasernas sammansättning kontrol- lerades kontinuerligt och emissionen av S02 registrerades.

Resultaten av testerna visas nedan: 1 Avsvaviingssubstans ca/s ; so; (mg/MJ) caco, 4 135 GLD1 4 1 110 g GLD 2 4 so = 2,4 135 Testet visar att grönlutbottensats är mycket effektiv i att avlägsna svavel från rökgaser och att föreliggande uppfirmings avsvavlingssubstans är effektivare i att avlägsna svavel än konventionellt använd kalksten.

Testet visar också att grönlutbottensatsen, som renades och följaktligen hade ett lågt alkaliinnehåll, var överväldigande effektiv. Samma avsvavling (135 mg/MJ) åstadkoms med nästan hälften mängd kalcium jämfört med kalksten. På grund av den reducerade mängden tillsatt kalcium, reducerades också askflödet skapat av avsvavlingssubstansen, vilket var en ytterligare fördel som erhölls genom användningen av grönlutbottensatsen enligt föreliggande uppfinning.

Claims (1)

1. 0 15 20 25 30 o-r m o: en E. 10 Patentkrav . En process för avsvavling av rökgaser från förbränning av svavelinnehållande bränslen i en ugn, varvid nämnda process innefattar att det iordningställs en av- svavlingssubstans baserad på grönlutbottensats och att nämnda avsvavlingssub- stans matas till kontakt med svavelinnehållande förbränningsprodukter resulte- rande från förbränning av nämnda bränsle, därmed reducerande svavelinnehållet i rökgaserna resulterande från nämnda förbränning. . Processen enligt patentkrav l, vari nämnda avsvavlingssubstans inmatas direkt i en ugn, föredraget i kombination med inmatningen av nämnda bränsle i nämnda ugn, mest föredraget i blandning med nämnda bränsle. . Processen enligt patentkrav 2, vari nämnda bränsle är ett fast bränsle som har valts bland torv, kol och organiskt avfall, föredraget ett fossilt bränsle som har valts bland torv och kol. . Processen enligt patentkrav 3, vari nämnda bränsle är torv eller kol och nämnda avsvavlingssubstans inrnatas i en ugn med en virvelförbränningsbädd innefattande sand. . Processen enligt patentkrav 4, vari nämnda bränsle är torv och nämnda avsvavlingssubstans inmatas i nämnda ugn i blandning med nämnda torv. . Processen enligt patentkrav 5, vari nämnda avsvavlingssubstans har en halt av torr- substans på 50 till 80% enligt vikten, föredraget från 60 till 70% enligt vikten. . Processen enligt patentkrav l, vari nämnda avsvavlingssubstans företrädesvis be- står av en blandning av grönlutbottensats och kalkslam från en sulfatrnassakok- ningsprocess. . Processen enligt patentkrav l, vari nämnda avsvavlingssubstans innefattar torkad grönlutbottensats och inmatas i en ugn där det bränns kol. 10 15 20 25 10. ll. 12. 13 14. 528 8840 ll Processen enligt patentkrav 1, vari nämnda avsvavlingssubstans iordningställs som ett vattenslam och sätts i kontakt med de heta förbränningsgaserna resulterande från förbränning av nämnda bränsle i nämnda ugn. Processen enligt patentkrav 1, vari nämnda förbränning sker vid en temperatur av 550°C eller mera, föredraget 800-900°C. En process enligt patentkrav 1, vari nämnda bränsle är torv och nämnda avsvavlingssubstans innefattar en blandning av grönlutbottensats och kalkslam, varvid nämnda substans inmatas i nämnda ugn under ett rnolförhållande mellan kalcium i nämnda substans och svavel i nämnda bränsle (Ca/S) av 0,1 till 6, före- draget 1 till 5 och mest föredraget 2 till 3. En process för förbättring av avsvavlingseffekten av kaleiumkarbonat på rök- gasema från förbränning av svavelinnehållande bränslen, innefattande att nämnda kalciumkarbonat iordningställs i form av en substans baserad på grönlutbottensats för att förbättra avsvavlingseffekten jämförd med den för kalksten. . Användningen av grönlutbottensats för reducering av mängden SOX i rökgasema från förbränning av svavelinnehållande bränsle. Användningen enligt patentkrav 13, vari nämnda bränsle är torv och nämnda bottensats är renad grönlutbottensats som inmatas i en ugn samtidigt med nämnda torv.